脑氧监测系统和颅内监护系统技术方案

技术编号:43317962 阅读:17 留言:0更新日期:2024-11-15 20:18
本技术涉及脑氧监测系统和颅内监护系统。脑氧监测系统包括:微控制器;与微控制器通信连接的脑氧传感器;脑氧传感器包括:电路板;安装在电路板的光电转换器件;涂镀在光电转换器件表面上以滤掉噪声光的滤光膜;层叠在滤光膜之上的生物相容性的氧敏感膜,氧敏感膜含有荧光指示剂;彼此分开地布置在氧敏感膜之上的激发光源和参比光源;荧光指示剂被激发光源激发出的荧光能够被光电转换器件捕捉和处理;荧光寿命通过参比光源光与激发荧光之间的相位差来表征;将脑组织氧浓度和/或脑组织氧分压与相位差关联来实现监测。本技术还公开了包含该脑氧监测系统的颅内监护系统。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及创新医疗,具体涉及创新的脑氧监测系统和颅内监护系统


技术介绍

1、颅脑损伤作为临床上常见的急症之一,其主要是由各种原因导致颅脑损伤所造成脑组织出现缺血缺氧状态后,发生的低血压症及低氧血症。

2、研究表明,在没有颅内压(intracranial pressure,icp)升高或脑灌注压降低的情况下,脑缺氧仍然可以发生。此外,并非所有的缺血都与icp升高有关,在该情况下,包括有脑组织氧分压(partial pressure of brain tissue oxygen,pbto2)监测在内的多模态监测方法利于颅脑损伤患者的预后。而且,细胞外代谢紊乱与否及死亡率被证实与pbto2水平有关,pbto2不仅与icp、cpp有相关性,也与血氧分压(partial pressure of oxygen,pao2)、体温、ph等种参数相关,这些参数被认定为是否需要对患者进行指导治疗和判断的重要参考指标。通常认为pbto2>5mmhg时才能维持正常的脑皮质功能,而正常人体的pbto2范围为20~35mmhg(1mmhg=0.133kpa),低于20mmhg时需及时治疗。一般认为,pbto2处于10~15mmhg为轻度缺氧状态,5~10mmhg为中度缺氧状态,小于5mmhg为重度缺氧状态。pbto2浓度在15mmhg以下达到30分钟或在10mmhg以下达到10分钟时,将大大加重患者死亡的风险,因此对患者的pbto2的监测尤为重要。

3、目前的现有技术中,常见的3种脑氧饱和度监测技术分别为颈静脉球部氧饱和度(jugular venous oxygen saturation,svjo2)监测技术、红外光谱(near-infraredspectroscopy,nirs)监测技术与脑组织氧分压(brain tissue oxygen tension,pbto2)监测技术。

4、svjo2为介入性操作,随着监测时间延长有出现血肿、形成静脉血栓、对局部脑组织缺血不敏感等问题,现有被其他新型监测技术取代的趋势。

5、nirs是一种非侵入式脑氧饱和度监测技术,基于近红外光(波长范围700~950nm)通过组织传输和吸收,通过确定发色团生物分子在近红外光谱中不同的光密度、相对吸收光波长来确定它们的浓度。但存在颅外组织的信号干扰、颅外循环造成的污染等问题限制了nirs监测的精确性。如上两种监测技术都是间接反应脑组织代谢情况,两方均存在敏感度低、易受光强度、导管位置及患者头部变动等问题的带来监测结果不准确的影响。

6、pbto2监测是基于病灶测量的技术方法将单个电极或多参数传感器插入到脑组织,动态的监控氧分压、ph值和脑温度等指标,其直接获得大脑氧化和代谢的指标,并提供早期临床检测脑缺血和缺氧最直接的依据,不但具有准确、抗干扰性强、安全、易操作等优点,而且不受病人头位的影响。

7、pbto2监测目前有两类监测设备:licox系统,该系统采用clark电极,监测pbto2与脑内温度,采样范围约14mm2;和neurovent-pto系统(raumedic),该系统通过光纤和穿刺针引导光路,使用氧敏感膜进行荧光淬灭反应,通过荧光淬灭过程提供区域的、连续的监测,以测量邻近脑组织中存在的氧含量,且还能够同时监测、二氧化碳分压、ph值和脑内温度,采样范围约为22mm2。

8、现有技术存在问题及缺点:

9、licox系统所采用的clark电极原理:基于从脑组织扩散出来的氧气在电解液中被电极还原产生电流,通过该与氧气浓度成正比的电流来完成测量,该反应过程必须有氧的参与。在颅内密闭且患者本身脑组织缺氧的情况下,对于长时间监测后消耗掉颅内氧气的情况,测量氧浓度的结果会存在偏差。

10、neurovent-pto系统基于荧光淬灭的检测原理:在氧气存在的情况下给定脉冲信号激发光led,通过固定在硅胶基质中荧光指示剂受激发光发出的荧光强度的淬灭来进行测量,但荧光强度易受光源波动、荧光指示剂泄漏等因素的影响。此外,由于需要在光纤尾端连接光电处理器件来处理光信号,而光信号在传输过程中在光纤内部发生折射中产生的损伤必不可免,量子效率的降低会使结果存在偏差。

11、光纤价格及外接光电处理器通常成本高,而在小体积的光电器件上整合多个模块又具有相应的技术和工艺难度。

12、因此,业内需要改进的脑氧饱和度表征和测量的装置和系统,以减轻或克服现有技术缺陷,并实现更多的有益技术效果和进步。

13、本技术说明书的此
技术介绍
部分中所包括的信息,包括本文中所引用的任何参考文献及其任何描述或讨论,仅出于技术参考的目的而被包括在内,并且不被认为是将限制本技术范围的主题。


技术实现思路

1、脑组织氧监测在临床医学领域具有重大意义和重要性。在没有颅内压(intracranial pressure,icp)升高或脑灌注压降低的情况下,脑缺氧仍然可以发生,联合icp及脑组织氧分压(brain tissue oxygen partial pressure,pbto2)等多种神经重症的多模态监测,可利于颅脑损伤患者的预后。在全身麻醉或镇静的患者中脑组织缺血、缺氧不易被发现的情况下,脑组织氧监测在协助医生判断神经外科疾病病情的严重程度、预防继发性脑损伤、中重度颅脑损伤的治疗及预后等方面具有重要指导意义。脑组织氧监测可直接获得大脑氧化及代谢的指标、测量脑组织供氧情况,为早期临床检测脑缺血、脑缺氧提供依据。

2、鉴于以上所述以及其它更多的构思而提出了本技术。

3、根据本技术的一方面,提供了一种脑氧监测系统。本技术的脑氧监测系统的基本技术构思和目标至少包括如下所述:

4、相对licox产品而言,改善或者甚至消除需要消耗病人体内(特别是病人脑颅内)氧气的缺点;

5、相对neurovent产品而言,1)通过使用检测荧光寿命,改善或者甚至消除检测荧光强度易受干扰的缺点;2)使用led代替传统光纤或者光电二极管,达到降低成本和易于集成和微型化器件的目标,这对于植入颅内的器件而言是非常关键且必要的;3)使用生物相容性氧敏感膜而改善或者甚至消除荧光指示剂易泄露的缺点,并提高氧传感器件的稳定性;4)将光源、荧光膜、光电处理器件统合在一起,用来解决光信号在传输过程中损失的问题;

6、采用整体集成的构造和工艺方法,使得器件可微型化,该脑氧传感器部分可直接插入病患脑部,并可解决现有技术中的需要外接光电处理器、植入时易造成患者创伤以及器件成本高等缺陷。

7、根据本技术的一方面的构思,旨在提供一种脑氧监测系统,包括:微控制器;与微控制器通信连接的脑氧传感器;其中,脑氧传感器包括:电路板;安装在电路板上且与之电连接的光电转换器件;涂镀在光电转换器件表面上以滤掉噪声光的滤光膜;层叠在滤光膜之上的生物相容性的氧敏感膜,其中,氧敏感膜含有荧光指示剂;彼此分开地布置在氧敏感膜之上的激发光源和参比光源;其本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种脑氧监测系统,包括:

2.根据权利要求1所述的脑氧监测系统,其中,所述激发光源和所述参比光源是光电二极管或LED,并且所述光电转换器件包括硅光电倍增管。

3.根据权利要求2所述的脑氧监测系统,其中,所述硅光电倍增管是带有多像素光子计数器功能的硅光电倍增管,由多个工作在盖革模式下的雪崩光电二极管构成。

4.根据权利要求2所述的脑氧监测系统,其中,所述激发光源和所述参比光源分别是激发光LED和参比光LED;并且

5.根据权利要求1-4中任一项所述的脑氧监测系统,其中,所述脑氧监测系统配置成通过所述微控制器和所述电路板调制输出同一频率的正弦波的电流信号以控制所述激发光源和所述参比光源二者的发光。

6.一种颅内监护系统,其特征在于,所述颅内监护系统包括根据权利要求1-5中任一项所述的脑氧监测系统;和监护仪,其中,所述监护仪包括显示器,用于显示监护患者的生理参数,所述生理参数包括患者的脑组织氧浓度和/或脑组织氧分压。

7.根据权利要求6所述的颅内监护系统,其特征在于,在所述柔性电路板上还集成有用于监测颅内压力的压力传感器和用于监测颅内温度的温度传感器;其中,所述温度传感器配置成还用于所述脑氧传感器和所述压力传感器二者的温度补偿。

8.根据权利要求7所述的颅内监护系统,其特征在于,所述温度传感器是负温度系数热敏电阻形式的温度传感器。

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【技术特征摘要】

1.一种脑氧监测系统,包括:

2.根据权利要求1所述的脑氧监测系统,其中,所述激发光源和所述参比光源是光电二极管或led,并且所述光电转换器件包括硅光电倍增管。

3.根据权利要求2所述的脑氧监测系统,其中,所述硅光电倍增管是带有多像素光子计数器功能的硅光电倍增管,由多个工作在盖革模式下的雪崩光电二极管构成。

4.根据权利要求2所述的脑氧监测系统,其中,所述激发光源和所述参比光源分别是激发光led和参比光led;并且

5.根据权利要求1-4中任一项所述的脑氧监测系统,其中,所述脑氧监测系统配置成通过所述微控制器和所述电路板调制输出同一频率的正弦波的电流信号以控制所...

【专利技术属性】
技术研发人员:文平赵于民
申请(专利权)人:深圳湃诺瓦医疗科技有限公司
类型:新型
国别省市:

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